Усилитель постоянного тока - раздел Приборостроение, ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭЛЕКТРОНИКИ
Для Многих Практических Задач Необходимо Усиливать Медленно И...
Для многих практических задач необходимо усиливать медленно изменяющиеся во времени электрические сигналы, являющиеся сигналами низкой частоты (в автоматике, системах управления и слежения за целью, контрольно-измерительной технике).
Рис. 2.16. АЧХ училителя постоянного
тока
Рис. 2.17. Дрейф нуля УПТ
В этом случае усилитель, получивший название усилитель постоянного тока (УПТ), должен обладать АЧХ, неимеющей спада коэффициента усиления на низких частотах (см. рис 2.16). Такой усилитель не должен содержать в конструкции емкостей, которые представляют большие сопротивления для низкочастотного сигнала ().
Как и в усилителях с резистивно-емкостной связью между каскадами, характеристики усилителей постоянного тока должны отвечать ряду требований:
1. в отсутствие входного сигнала должен отсутствовать выходной сигнал;
2. при изменении знака входного сигнала должен изменять знак и выходной сигнал;
3. напряжение на нагрузочном устройстве должно быть пропорционально входному напряжению.
Второе и третье требования в УПТ, так же как и в других усилителях, выполняются при работе усилителя в линейном режиме А. Для выполнения первого условия необходимо отделить полезный выходной сигнал от постоянных составляющих тока и напряжения транзистора.
Первое условие выполнить сложнее, т. к. отсутствие емкостей приводит к возникновению проблемы дрейфа нуля УПТрис. 2.17 (изменение выходного напряжения усилителя Uд.вых при отсутствии изменения полезного входного напряжения), вызванного воздействием на УПТ дестабилизирующих факторов, таких как изменение температуры, старение элементов, нестабильность источника питания, электромагнитные помехи и т. д. УПТ может усиливать входные сигналы Uвх, превышающие напряжение дрейфа усилителя, приведенного ко входу , где K – коэффициент усиления усилителя.
Наиболее часто используется дифференциальная балансная схема УПТ (рис.2.18а). Она представляет собой два параллельно соединенных УОЭ с общим сопротивлением Rэ в эмиттерной цепи транзисторов Т1 и Т2. Назначение всех элементов то же, что и в УОЭ.
а б
Рис. 2.18. Дифференциальная схема УПТ (а) и мост сопротивлений (б)
Принцип работы дифференциального УПТ основан на использовании свойств четырехплечного моста сопротивлений (рис.2.18б). Мост будет сбалансирован, т. е. ток и напряжение нагрузочного устройства RН будут равны нулю IН = IВЫХ = 0, UН = UВЫХ = 0, когда выполняется условие RК1RT2=RК2RT1, где RT1 и RT2 эквивалентные сопротивления транзисторов Т1 и Т2. Резисторы RК1 и RК2 выбирают равными, а транзисторы Т1 и Т2 – идентичными. Следовательно, при UВХ1 = UВХ2 = 0 УПТ будет сбалансирован и UВЫХ = 0. При изменении дестабилизирующего фактора, например, температуры окружающей среды, транзисторы одинаково изменят свои характеристики DRТ1=DRT2 и баланс моста УПТ не нарушается, т.к. RК1(RT2+DRT2)=RК2(RТ1+DRТ1). На практике уменьшение дрейфа нуля дифференциального УПТ удается достичь на 2-3 порядка, по сравнению с другими схемами УПТ, и составляет .
Использование в схемах дифференциальных УПТ двух источников питания –Ек и Еэ позволяет в режиме покоя настроить транзисторы так, что UбэоТ1=UбэоТ2=0 без дополнительных резисторов (отсутствуют Rб см. УОЭ), и обеспечивает возможность подключения источников входного сигнала в режиме покоя без изменения режима работы УПТ.
В динамическом режиме входные сигналы УПТ подаются на базы транзисторов (см.рис.2.18а). Выходной сигнал снимается с RН и равен
Uвых=К(UВХ1-UВХ2), где К – коэффициент усиления одного УОЭ, входящего в состав УПТ. Пусть на входе Т1 увеличилось напряжение DUВХ1, а UВХ2=0. Изменение электрических характеристик в схеме отражается диаграммой ΔUВХ1↑→UбэТ1↑→IКТ1↑→UкэТ1↓→URэ↑→RкТ2↑→UкэТ2↑→UВЫХ↑, из которой следует, что увеличение входного сигнала приводит к увеличению выходного. Поэтому вход транзистора Т1 называется неинвертирующий (не меняет фазу сигнала) и обозначается на схеме рис.2.18а знаком «+». Аналогично можно показать, что увеличение DUвх2 приводит к уменьшению UВЫХ, поэтому вход Т2 называется инвертирующий (меняет на 180° фазу входного сигнала) и обозначается на схеме рис.2.18а знаком «-».
Многие усилители такого типа выполнены в виде микросхем, поскольку схемы содержат несколько усилительных элементов и резисторы, что сравнительно легко реализуется в технологическом цикле изготовления микросхем.
Изображаются микросхемы следующим образом:
На рисунке 19 номера выводов соответствуют: 7 и 1 – питание (их часто не показывают на схемах), 4 – земля, 5 – выход, 9 – инвертируемый вход (-), 10 – не инвертирующий вход(+). Остальные выводы служат для контроля характеристик микросхем в процессе их изготовления и при работе обычно не используются.
Основные параметры микросхемы, например, типа К140УД2:
Rвх = 1МОм; Rвых =300 Ом; Кu хх =35000-70000 полоса пропускания АЧХ до 107 Гц.
Имеются также другие электрические характеристики, а также предельные эксплутационные параметры схемы, приводимые в справочниках по аналоговым микросхемам.
Этот усилитель характеризуется большим значением коэффициента усиления, однако нестабилен в работе.
а б
Рис. 2.19. Условное обозначение микросхемы: а или б
Такие микросхемы с двумя входами и одним выходом и большим коэффициентом усиления на основе усилителей постоянного тока называются операционными усилителями.
Они являются основой целого ряда различных устройств, на их основе можно построить: масштабный усилитель, интегрирующий усилитель, дифференцирующий усилитель, различные типы фильтров и т.д.
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Усилитель постоянного тока
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
УТВЕРЖДЕНО
Ученым советом МГУПИ
в качестве учебного пособия
предоставлено кафедрой
электротехника и электроника
ИС-7 МГУПИ,
Зав.кафедрой д.т.н.,
проф. Шат
Полупроводниковые материалы
Работа полупроводниковых приборов основана на использовании электрических свойств материалов, называемых полупроводниками.
По электропроводности полупроводники занимают про
P-n-переход и его свойства
В p-n-переходе концентрация основных носителей заряда в p- и n-областях могут быть равными или существенно различаться. В первом случае p-n-переход называется симметричным, во второ
Полупроводниковые диоды
Полупроводниковым диодомназывается прибор, который имеет два вывода (приставка "ди-" означает два) и содержит один p-n-переходов. Все полупроводниковые диоды можно раздел
Биполярные транзисторы
Биполярным транзистором называется полупроводниковый прибор, имеющий два взаимодействующих между собой р-n-перехода. Технология изготовления биполярных транзисторов может быть разл
Полевые транзисторы
Полевым транзисторомназывают полупроводниковый электропреобразовательный прибор, ток которого управляется электрическим полем и который предназначен для усиления электрической мощн
Тиристоры.
Тиристоры– это полупроводниковые приборы с тремя или более p-n-переходами, которые имеют два устойчивых состояния и применяются как мощные электродные ключи.
Тиристоры име
Интегральные схемы.
Микроэлектроника –это направление электроники, позволяющее с помощью комплекса технологических, конструктивных и схемотехнических средств создавать малогабаритные, высоконадежные и
Параметры и характеристики усилителей
Основным параметром усилительного устройства является его коэффициент усиления.
В соответствии с разделением усилителей на усилители напряжения, тока и мощности различают:
Принцип работы усилителя
Усилительные устройства предназначены для усиления переменных сигналов и, в частности, синусоидальных сигналов, подаваемых на вход усилителя.
Наличие одного только усилительного элемента (
Эмиттерный повторитель
Малое Rвх и высокое Rвых сопротивления является недостатком УОЭ, не позволяющим к его входу подключать высокоомных источник входного сигнала и низкоомное нагрузочное устройств
Усилительный каскад на полевом транзисторе
Большое распространение получили усилительные каскады на полевых транзисторах, так как они обладают значительно большим входным сопротивлением по сравнению с усилительными каск
Истоковый повторитель
Усилительный каскад, аналогичный эмиттерному повторителю может быть построен на полевом транзисторе, называется каскад истоковым повторителем. Схема его приведена на рис.2.11.
Усилители мощности
Рассмотренные ранее усилительные каскады обеспечивают получение на выходе сигналов, мощность которых значительно выше мощности входных сигналов, однако, основным показателем работы этих каскадов яв
Многокаскадные усилители
Рассмотренные выше однокаскадные усилители имеют, как правило, коэффициент усиления порядка нескольких десятков или сотен единиц. Однако, в реальных устройствах промышленной электро
Обратные связи в усилителях
Конструирование различных электронных устройств на основе ОУ производится с использованием обратных связей. Обратной связью (ОС) называется передача части энергии выходного сигнала
Операционный усилитель
Операционный усилитель с отрицательной обратной связью наиболее часто применяется на практике (см. рис.2.21). Отрицательный характер ОС обусловлен подачей U1 на инвертирующий вход ОУ, та
Избирательный усилитель
Рассмотренные выше схемы усилителей предназначены для усиления входных сигналов в широкой полосе частот.
Генераторы электрических сигналов
Генераторы гармонических сигналов предназначены для преобразования энергии источника питания в энергию электрического сигнала синусоидальной формы требуемой частоты и мощности. На
Источники питания электронных устройств
Для работы различных электрических устройств необходимы источники электрической энергии (источники питания) постоянного напряжения. Преобразование переменного напря
Однополупериодный выпрямитель
Схема и временные диаграммынапряжений и токов однополупериодного выпрямителя приведены на рис.2.31. схема содержит Тр, в цепь вторичной обмотки которого включены последовательно, диод Д и сопротивл
Сглаживающие фильтры
Выпрямленное напряжение имеет пульсирующий характер и его нельзя непосредственно использовать для питания электронных устройств. Поэтому для уменьшения коэффициента пульсаций на входе выпрямителя п
Внешняя характеристика выпрямителя
Внешней характеристикой выпрямителя называют зависимость напряжения на нагрузочном устройстве от тока в нем UН = ƒ(IН). Наличие такой зав
Стабилизаторы напряжения
Уменьшение напряжения нагрузки UН при изменении потребляемого тока IН (рис.2.35) или из-за изменения температуры является нежелательным явлением, т.к. снижают надежность работ
Амплитудой импульса А;
длительностью импульса tи обычно определяемой на уровне 0,1 А;
длительностью фронта импульса tф – временем нарастания импульса от 0,
Электронные ключи и простейшие формирователи импульсов
В состав многих импульсных устройств входят электронные ключи. Основу любого электронного ключа составляет активный элемент (полупроводниковый диод, транзистор, операционный
Импулсьный режим работы операционных усилителей
Интегральные операционные усилители (ОУ) находят широкое применение в импульсной технике. Передаточная характеристика ОУ имеет вид рис.3.15, соответствующий передаточной характерист
Триггеры
Одно из наиболее распространённых импульсных устройств, относящимся к базовым элементам цифровой техники, — триггер (от англ. trigger — спусковой крючок).
Триггером
Счетчики импульсов
Подсчёт числа импульсов является наиболее распространённоё операцией в устройствах цифровой обработки информации. Повышенный интерес к таким устройствам объясняется их высокой точно
Регистры, дешифраторы, мультиплексоры
Регистромназывают устройство, предназначенное для записи и хранения дискретного «слова» – двоичного числа или другой кодовой комбинации.
Регистр – один из основных элемент
Преобразователи (ЦАП и АЦП)
Поскольку информация на входах цифровых устройств обычно представляется в двоичном коде, а большинство исполнительных механизмов для автоматизированного управления технологическими
Основные сведения о микропроцессорах
История развития современных средств вычислительной техники насчитывает около 50 лет, однако, за этот период уже сменилось четыре поколения ЭВМ, существенно отличающихся друг от дру
Характеристики измерительных приборов
Основными являются диапазон измерений, чувствительность, порог чувствительности, потребляемая мощность, погрешности.
Диапазон измерений– область значений измеряемой величи
Системы электроизмерительных приборов
В приборах магнитоэлектрической системевращающий момент создается в результате взаимодействия постоянного магнита с проводником с током. Подвижной частью может быть рамка с током и
Условные обозначения на шкале приборов
При практическом применении приборов необходимо определить их пригодность к предстоящему измерению той или иной величины. Данные о приборе в виде условных обозначений указываются на их шкалах и при
Электронные приборы непосредственной оценки
Большое распространение, наряду с вышенаписанным, получили электронные приборы для измерения тока и напряжения. Рассмотрим основные принципы построения электронных вольтметров.
Методы построения приборов сравнения (компенсации)
В большой группе измерительных приборов реализуется метод сравнения измеряемой величины с ее мерой (мерой называется образец, представляющий собой техническое средство, служащее д
Измерение параметров электрических цепей
Основными параметрами электрических цепей являются: для цепи постоянного тока сопротивление R, для цепи переменного тока активное сопротивление
Измерения электрических величин цифровыми приборами
Цифровыми измерительными приборами (ЦИП) называются приборы, автоматически вырабатывающие дискретные сигналы измерительной информации, т. е. показания которых представлены в цифро
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
).
, где K – коэффициент усиления усилителя.
а б
.
Rвх = 1МОм; 
а б
Новости и инфо для студентов